JPH0324595A - 楽器用響板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、例えば、ピアノに用いて好適な楽器用響板
に関する。

「従来の技術」 周知のように、ピアノは打弦楽器の一種であり、その発
音メカニズムを第ｌＯ図を参照して説明すると、まず、
鍵の動きに連動し、ハンマーａが回動して弦ｂを打つ。

これにより、弦ｂが励起され、響板Ｃの上に設けられて
いる駒ｄを駆動する。この駒ｄの振動が響板Ｃを駆動し
、これにより、響板Ｃが音を放射する。以上の発音メカ
ニズムから判るように、ピアノにおける響板Ｃの役割は
極めて重要であり、ビア／の音の特性は、ほとんど響板
Ｃの特性によって決定される。　そして、ピアノ音に要
求される性質としては、打弦に対するレスポンスが良い
こと、および音が程良く伸びることの２点がある。した
がって、響板Ｃが上記要求を満たす特性を有することが
必要であり、かかる特性を有する材料として、スブルー
ス等のトウヒ属木材が、従来から適当とされている。

ところで、天然材だけで響板を構成すると、比弾性率Ｅ
／γ（Ｅ：ヤング率、γ：密度）が木材固有の値によっ
て制限されてしまうため、ある程度以上の発音効率を望
むことができないという問題があった。そこで、発音効
率を上げ、低域から高城までの音を良好に発音させるよ
うにした響板が開発された（例えば、特開昭６０−５７
８９４号、特開昭６０−５７８９５号）。この響板は、
横弾性係数Ｇを大きく、剪断損失正接ｔａｎδ６を小さ
くするように、積層構造の響板の芯材の材質を選択した
り、あるいは積層構造中にシートを介在させるものであ
る。

また、音色を鮮明にするために、内層板の両面に沿って
表層板の木目方向に配列した炭素繊維を貼設して、縦弾
性係数Ｅを大きく、内部摩擦損失Ｑ−’を小さくするよ
うにした響板も開発されている（特開昭５７−１３６６
９３号）。この響板によれば、内部摩擦による減衰率が
小さくなる。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上述した従来の響板は、自然楽器として
の木質音の良さ（メタリックでない音の暖かみ）を発揮
するには十分でなく、聴感的な特性に劣るという問題が
あった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、木
質音の良さを十分発揮することができるともに、その音
質を人為的に設定することができ、さらに、高級天然材
を用いた場合よりも暖かみのある木質音を実現すること
ができる楽器用響板を提供することを目的としている。

また、この発明においては、各柾目単板の矧ぎ部におけ
る機械的強度および位置決め精度を向上させることも目
的としている。

「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するために、複数の柾目木材単板を矧ぎ
合わせてなる楽器用響板において、前記複数の柾目木材
単板の各当接面の少なくとも一方の当接面の内層部に、
その木目方向に沿って所定幅の中空部を形成し、かつ、
隣接する柾目単板の一方の当接部には凸部を、他方の当
接部には凹部を各々形成し、これら凸部と凹部とが嵌合
していることを特徴としている。

「作用」 響板１の横弾性係数Ｇに相当する特性値が減少し、これ
により、縦、横弾性係数の比Ｅ／Ｇの値が大きくなる。

このＥ／Ｇの増大に伴い内部摩擦損失Ｑ−’の周波数特
性が高域において増大する特性となり、この結果、響板
ｌにハイカットフィルタ的な作用が生じる。

また、矧ぎ部においては、各柾目単板の凹部と凸部とが
嵌合するため、機械的強度が増すとともに、嵌合によっ
て位置決めが行われるので、位置決め精度が必然的に向
上する。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

く１）基本原理 始めに、この発明の基本的原理について説明する。

まず、ピアノの響板の時間軸上での振動特性で重要なの
は、前述したように、弦振動に対するレスポンスの良さ
と、その適度なエネルギー保存性、すなわち、適度な非
減衰性である。前者の特性は音の立ち上がりの良さに対
応し、後者の特性は音の伸びに対応するからである。そ
して、響板材をこの２つの観点から評価する物理量とし
て、比動的ヤング率Ｅ／γ（Ｅ：動的ヤング率、γ：密
度）と内部摩擦損失正接ｔａｎδが知られている。響板
材として優れているトウヒ属スブルースなどはＥ／γが
大きくＱ引が小さい。

次に、ピアノの音質を考慮するには、響板材の周波数特
性を考える必要がある。

この周波数特性は以下のようにして調べる。まず、一定
形状の板状試料を両端自由という条件の下に加振し、励
起されるたわみ振動の各共振周波数と、そこでの減衰特
性の測定を行う。そして、この測定結果と、板の弾性の
みを考慮に入れたオイラー・ベルヌーイはりの振動方程
式の解より、各共振点における見かけのヤング率Ｅ＝ｆ
ｒｅｑ，内部摩擦損失Ｑ−１を順次求める。このように
して、各音響材の見かけの周波数特性が調べられる。そ
して、このようにして求められた周波数特性と音響材の
聴感上の音色傾向とを比較すると、これらの間には一定
の相関があることが認められた。これは、見かけのヤン
グ率の周波数特性が、弦振動によって励起される響板内
の周期的ひずみ、すなわち、変位振幅の周波数特性を決
め、結果的に内部摩擦によるエネルギー損失の周波数特
性を決めると考えられるからである。　ところで、ヤン
グ率は本来材料固有の物性であり、周波数依存性がない
はずであるが、上記測定結果および解析によれば、見か
けのヤング率は所定の周波数特性を有することになる。

これは、板に生じる剪断力（および回転慣性力）をも考
慮に入れたいわゆるチモシエンコはりの振動方程式に対
して両端自由という境界条件下で求められたゴーエンス
の解によって説明される。ゴーエンスの解では、各共振
点での見かけのヤング率Ｅ　−　ｆｒｅｑは、系内の剪
断力を考慮することによって周波数特性を持つことが証
明される。例えば、等断面な長方形棒の場合で江、ここ
で、ｆ：棒の固有振動数、Ｑ：棒長さ、ｈ：厚さｔａ．
　Ｆ（ｉ）　：振動次数、境界条件により決定される定
数、ｓ：断面形状により決定される定数。

なる式で示される。そして、（１）式から判るように見
かけのヤング率Ｅ　−　ｒｒｅｃ４の周波数特性は、縦
、横の弾性係数の比であるＥ／Ｇによって変化する。言
い換えれば、Ｅ／Ｇの値が内部摩擦損失Ｑ−’の周波数
特性を決定し、これが響板のフィルタ特性を決め、音色
を決定する。

そして、暖かみのある木質音を発生する材料として知ら
れているスブルース材等は、縦、横の弾性係数の比Ｅ／
Ｇが他の工業用材料に比してとりわけ高い値を示してい
る。また、一般に高級材と呼ばれるものは、非常に高い
Ｅ／Ｇ値を有することが、これまでの研究により明らか
になっている（例えば、日本機械学会誌第９１巻第８３
６号，論文“ピアノ音質のエンジンニアリング）。これ
は、Ｅ／Ｇが大きい値になると、高周波帯域における損
失が大きくなる特性、言い換えれば、ハイカノトフィル
タ的な特性となり、暖かみのある本音質の音色を作り出
す要因になっていると考えられるからである。

さらに、Ｅ／Ｇの値は、ピアノ音の次のような特性と強
い相関関係にあることが判った。

（１）音の響き方特性、すなわち、響きの自然さ、重圧
差と正の相関がある。

（ＩＩ）音の深さの特性、すなわち、深さ、低い成分の
多さと正の相関がある。

（１）音響放射の雑音特性、すなわち、Ｅ／Ｇと放射音
に含まれる雑音の多さとは負の相関がある。

これらの関係を表に示せば以下の通りである。

表１ 上述の考察に基づき、この発明においては、響板のＥ／
Ｇを人為的に大きくし、これにより、暖かみのある木質
音を実現することを基本原理としている。

一方、前述した特開昭６０−５７８９４号，６０−５７
８９５号においては、横弾性係数Ｇを大きくしているの
で，Ｅ／Ｇの値が小さくなってしまい、木質音が得られ
なかった訳である。また、特開昭５７−１３６６９３号
においては、高域における内部摩擦損失Ｑ〜１を小さく
しているため、高周波戊分が音響放射されてノイズ戎分
となり、暖かみのある木音質が得られなかった。

（２）実施例の構或および作用 第１図は、この発明の第１の実施例の構成を示す平面図
である。図において、響板１は、複数の柾目木材単板２
、２・・・・・・を矧ぎ合わせて形成されている。この
実施例における響板ｌは、グランドピアノ用の響板であ
る。また、響板ｌの中央部には木目方向Ｍに沿って長駒
３が設けられ、響板１の図面右上部には短駒４が設けら
れている。図に破線で示す部分は、単板２、２・・・・
・・の当接部分において木目方向Ｍに沿って設けられて
いる溝５、５・・・・・・である。ここで、同図におけ
るＡ−Ａ−線断面を第２図に示す。この図に示すように
、単板２の右端の当接部分は、矩形状に突出する凸部２
ａとなっており、単板２の左端当接部分は矩形状に切り
欠いた凹部２ｂとなっている。そして、これらが嵌合し
て、各単仮２、２・・・・・・が矧ぎ合わせられている
。ここで、第４図は、第１図に示す矢印Ｃから見た場合
の矢視図、第５図は接合部分の拡大図であり、これらの
図において上記嵌合状態をさらに詳細に示す。また、第
１図におけるＢ−Ｂ′線断面を第３図に各々示す。この
第３図および第２図に示すように、溝５は、単板２の凹
部２ｂの底部から所定の深さを有し、かつ、単板２の木
目方向に沿って設けられている。また、これらの図に示
す響棒１０は、単板２、２・・・・・・に対し木目方向
に直交して取り付けられており、木目方向に直交する方
向への振動伝搬を補うとともに響板１全体を補強するも
のである。

上述のように、単板２の接合面に溝５を設けると、溝５
の部分において剪断変形に対する強度が低下し、響板１
全体についての横弾性係数Ｇに相当する特性値が小さく
なる。したがって、Ｅ／Ｇの値が増加し、前述の表１に
示したような特性が得られることになる。この場合、ど
の程度までＥ／Ｇを大きくし得るかは、溝５の深さや幅
等の設定の仕方によって任意に設定することができる。

ここで、この実施例における内部摩擦損失Ｑの周波数特
性を第６図に示す。図示の曲線Ｑａが実施例における周
波数特性である。また、曲線Ｑｂは通常の響板材（スブ
ルース材等の天然材料）による周波数特性である。この
図から判るように、本実施例における特性では、高城側
における損失量が多くなっており、一種のハイカットフ
ィルタ的な特性が得られている。したがって、暖かみの
ある木質音を得ることができる。

この場合、響板１のヤング率、密度自体は変化していな
いから、比動的ヤング率Ｅ／γ、音響変換効率Ｅ／γ３
等のヤング率、密度に依存する他の音響的性質はほとん
ど損なわれることがない。

また、凸部２ａと凹部２ｂとが嵌合するようになってい
るので、矧ぎ合わせ部分の強度が増すとともに、位置決
め精度が向上する。

なお、溝５は、響板１の中立軸に位置するのが、最も効
果的である。

（３）変形例 ■実施例においては、単板２、２の接合部における一方
側にのみ溝５を設けたが、第７図に示すように、双方に
溝５を設けてもよい。この場合、第８図に示すように、
単板２の幅をＷ，接合部における一方および他方の溝の
深さをｗｌ，ｗ２とすれば横弾性係数Ｇに相当する特性
の値を、おおよそｌｗ−　（ｗｌ　＋Ｗ２））／Ｗ倍に
変化させることが可能である。このように、横弾性係Ｉ
Ｇに相当する特性値を自由にフントロールすることがで
きる。

■第９図に示すように、単板２の凸部２ａを三角形状に
し、同様に凹部２ｂをこれと嵌合する三角形状にしても
よい。また、凹部２ａ、凸部２ｂの形状は上記に限らず
、他の任意の形状とすることができる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、複数の柾目木
材単板を矧ぎ合わせてなる楽器用響板において、前記複
数の柾目木材単板の各当接面の少なくとも一方の当接面
の内層部に、その木目方向に沿って所定幅の中空部を形
成し、かつ、隣接する柾目単板の一方の当接部には凸部
を、他方の当接部には凹部を各々形成し、これら凸部と
凹部とを嵌合するようにしたので、木音質の良さを十分
発揮することができるともに、その音質を人為的に設定
することができ、さらに、高級天然材を用いた場合と同
様以上に暖かみのある木質音を実現することができる。

さらに、凹部および凸部を嵌合させることによって各柾
目単板を矧ぎ合わせているので、矧ぎ部における機械的
強度および位置決め精度を向」ニさせる利点が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す平面図、第２
図は第１図におけるＡ−Ａ−線断面図、第３図は第１図
におけるＢ−Ｂ−線断面図、第４図は第１図の矢印Ｃに
おける矢視図、第５図は同実施例おける単板接合部分を
拡大した断面図、第６図は同実施例における内部摩擦損
失の周波数特性を示す特性図、第７図は同実施例の一変
形例の構成を示す断面図、第８図は同変形例における単
板の幅と溝の深さとの関係を示す断面図、第９図は同実
施例の他の変形例の構或を示す断面図、第ｌＯ図はグラ
ンドピアノの打鍵機構を示す概略構成図である。 １・・・・・・響板、２・・・・・・単板、２ａ・・・
・・・凸部、２ｂ・・・・・凹部、５・・・・・・溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の柾目木材単板を矧ぎ合わせてなる楽器用響板にお
   いて、 前記複数の柾目木材単板の各当接面の少なくとも一方の
   当接面の内層部に、その木目方向に沿って所定幅の中空
   部を形成し、かつ、隣接する柾目単板の一方の当接部に
   は凸部を、他方の当接部には凹部を各々形成し、これら
   凸部と凹部とが嵌合していることを特徴とする楽器用響
   板。